JP5806310B2 - ワーク支持装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークの姿勢を調整可能なワーク支持装置に関する。

エンジン用のパレットのように、ワークをコンベア等で搬送する際にワークを支持する支持装置として、ワークを片持ち状態で保持する支持装置が提案されている（特許文献１及び２）。ワークを片持ち状態で保持する支持装置では、ワークを変更する際、支持装置全体を変更する必要がなく、ワークを片持ち状態で保持する部分のみを変更すれば足りるという利点がある。

ワークに対する部品の組み付け、加工或いは検査といった各種の作業を行う際、ワーク上の作業対象部分が作業者に面するようにワークが保持されると作業上便利である。そこで、ワークを水平軸周りに回転可能なチルト機構を備えた支持装置も提案されている（特許文献３及び４）。

特開平７−４１１５８号公報 特開２００６−２６３８６０号公報 特開２００７−２０３３８５号公報 特開２０１０−１５５３０７号公報

作業の効率化のため、ワークの多部位に渡って連続的に作業を行えることが好ましい。ところが、特許文献３及び４に記載のチルト機構ではワークを回動させるための軸が存在するため、ワークの保持側（支持装置に接続される側）の側部が支持装置によって塞がれてしまう。よって、ワークの保持側の側部に対して作業を行うためには、支持装置からワークを一旦取り外す必要があり、作業効率の低下を招いてしまう。

本発明の目的は、ワークのチルトを可能としながら、ワークの保持側の側部への作業を可能とすることにある。

本発明によれば、ワークを支持すると共に、ワークを水平軸周りに回動させるワーク支持装置であって、ベースユニットと、ワークの、前記水平軸の軸方向における一端部を片持ち状態で保持する保持ユニットと、前記保持ユニットを、前記ベースユニットに対して前記水平軸周りに回動させるチルト機構と、を備え、前記保持ユニットは、ワークに装着され、ワークの前記一端部を露出させた状態でワークを片持ち保持する保持部を有するアダプタと、前記チルト機構により前記水平軸周りに回動されるフレームと、前記フレームと前記アダプタとを着脱自在に連結する連結部と、を有し、前記連結部を介して前記フレーム及び前記アダプタを連結してなる前記保持ユニットは、その中央に開口部を備え、ワークの前記一端部を、前記アダプタの前記保持部と重なる部分を除いて前記開口部に臨んだ状態で保持する、ことを特徴とするワーク支持装置が提供される。

本発明によれば、ワークのチルトを可能としながら、ワークの保持側の側部への作業を可能とすることができる。

本発明の実施形態のワーク支持装置の斜視図。 上記ワーク支持装置の別方向から見た斜視図。 チルト機構の説明図。 固定ユニットの説明図。 上記固定ユニットの説明図。 チルト機構の別例の説明図。

図１は本発明の一実施形態のワーク支持装置Ａの斜視図、図２はワーク支持装置Ａの別方向から見た斜視図である。なお、各図において矢印Ｚは上下方向（垂直方向）を示し、矢印Ｘ、Ｙは互いに直交する水平方向を示す。また、後述する上昇規制部材３４が図１では透視図で示されており、また、図２は後述するアダプタ２１及びワークＷが取り外された状態を示している。

ワーク支持装置Ａは、ベースユニット１と、保持ユニット２と、チルト機構３と、固定ユニット４と、を備える。

ベースユニット１は、本体部１１と、ターンテーブル部１２と、を備える。本体部１１は板状をなしており、ターンテーブル部１２は、垂直軸であるＺ方向の線ＬＶ（図１参照）回りに回動自在に本体部１１に支持されている。ターンテーブル部１２の回動により、ワークＷの垂直軸回りの旋回が可能となり、作業性を向上できる。ターンテーブル部１２は、水平方向に延びる板状の水平部１２１と、水平部１２１から上方へ延びる起立部１２２と、を有する。

保持ユニット２は、ターンテーブル部１２に立設され、ワークＷを片持ち状態で保持する。保持ユニット２は、ターンテーブル部１２に支持されるフレーム２３と、アダプタ２１と、アダプタ２１とフレーム２３とを連結する連結部２２、２２と、を有し、全体として環状に形成された開口部２１ａを形成している。

アダプタ２１は、その側部にワークＷが接続される保持部２１１、２１１を有する。保持部２１１には複数の取付孔２１１ａが設けられている。取付孔２１１ａは例えばねじ孔である。ワークＷの保持ユニット２側の側部（ここでは保持部２１１に接する側面）は取付孔２１１ａを利用して保持部２１１、２１１に接続され、これによりワークＷが片持ち状態で保持される。

保持部２１１、２１１は外形が円弧形状をなしており、その内側部分とフレーム２３とで上記の開口部２１ａを構成している。このため、ワークＷの保持ユニット側の側部は、保持部２１１と重なる部分等、一部を除いて開口部２１ａに臨んでいる（露出する）。

フレーム２３は垂直面（図１中ではＹ−Ｚ面）を有する板状の部材からなり、その外形が円弧形状（円環形状）をなしている。連結部２２、２２はフレーム２３の両端部にそれぞれ固定されている。連結部２２は、アダプタ２１が着脱自在に装着される溝２２１と、フレーム２３の端部が挿入されて固定される溝２２２と、を有している。

溝２２１はＺ方向に延設されている。アダプタ２１の両端部には、それぞれ、溝２２１に挿抜されるスライド部２１２、２１２が形成されており、アダプタ２１は連結部２２に対してＺ方向に着脱自在となっている。アダプタ２１をワークＷの種類に対応して準備しておくことで、アダプタ２１の交換のみで異なる種類のワークＷに対応することができる。また、アダプタ２１の交換は、連結部２２に対してアダプタ２１を上下にスライドすることで簡易に行える。

フレーム２３及びチルト機構３の構成について、図１及び図２に加えて図３も参照して説明する。図３はチルト機構３の説明図である。

フレーム２３は円弧部を有しており、円弧部はＸ方向と平行な仮想水平線ＨＬを中心とする円環の一部であり、換言すれば、仮想水平線ＨＬを中心とする円弧形状の外形を有している。本実施形態の場合、連結部２２が固定される両端部を除いて、フレーム２３の大部分が円弧部をなしているが、少なくとも一部に有していればよい。図３に示すように、フレーム２３の円弧部の内縁２３１、外縁２３２は、それぞれ仮想水平線ＨＬを中心とした半径Ｒ１、Ｒ２（＞Ｒ１）の円筒における円周面の一部であり、円弧形状をなしている。内縁２３１を円弧形状とすることで、開口部２１ａをより大きくすることができる。仮想水平線ＨＬは、開口部２１ａの中央部を通過する位置にあり、したがって、アダプタ２１に保持されたワークＷを通過している。

チルト機構３は、ベースユニット１に対して保持ユニット２を回動（図１中ではＹ−Ｚ面に沿って回動）させる機構である。チルト機構３は、円弧形状部２３２と、複数の当接部ＲＬと、を備えた円弧スライド機構である。本実施形態の場合、円弧形状部２３２は、上述したフレーム２３の外縁２３２である。当接部ＲＬは、カムフォロワ３１〜３３のローラである。

カムフォロワ３１、３１は起立部１２２に固定されており、そのローラＲＬの周面はフレーム２３の円弧形状部（外縁）２３２に当接する。カムフォロワ３１、３１の各ローラＲＬは、円弧形状部２３２との当接点が、仮想水平線ＨＬを中心とした半径Ｒ２の円筒における円周面上に位置するように配置される。円弧形状部２３２と、カムフォロワ３１、３１の各ローラＲＬとは、保持ユニット２を仮想水平線ＨＬを中心とした円弧軌道上で矢印ｄ１方向に回動自在としている。

カムフォロワ３２、３２は起立部１２２に固定されており、そのローラＲＬが起立部１２２に形成した開口部１２３ａ、１２３ａ（図１参照）に位置するように配置される。この開口部１２３ａ、１２３ａは、フレーム２３の一側面における内縁２３１に臨む位置に設けられる。ローラＲＬの周面は、内縁２３１側の部位において、フレーム２３の一側面に当接する。カムフォロワ３２、３２はフレーム２３が傾倒することを防止する。本実施形態の場合、フレーム２３は円弧軌道上を移動する。ローラＲＬの回転方向とフレーム２３の移動方向とを合致させて抵抗を小さくするため、本実施形態ではカムフォロワ３２、３２を、各ローラＲＬの回転軸線が仮想水平線ＨＬを通過するように傾けて配置している。

カムフォロワ３３、３３は水平部１２１に固定されており、そのローラＲＬの周面は、外縁２３２側の部位において、フレーム２３の他側面に当接する。つまり、カムフォロワ３３のローラＲＬは、カムフォロワ３２のローラＲＬが当接する側面と反対側の側面に当接している。カムフォロワ３３、３３もフレーム２３が傾倒することを防止する。また、カムフォロワ３２、３２と同様に、ローラＲＬの回転方向とフレーム２３の移動方向とを合致させて抵抗を小さくするため、カムフォロワ３３、３３もまた、各ローラＲＬの回転軸線が仮想水平線ＨＬを通過するように傾けて配置している。なお、図１及び図２に示す上昇規制部材３４は、起立部１２２に固定され、保持ユニット２が上方向に移動することを規制する部材である。

このように本実施形態では、フレーム２３をその下側からカムフォロワ３１、３１で支持し、その側部からフレーム２３を挟むようにしてカムフォロワ３２〜３３で支持することで保持ユニット２全体を支持し、かつ、仮想水平線ＨＬ回りに回動可能としている。６つのカムフォロワ３１〜３３と、板部材であるフレーム２３の外縁である円弧形状部２３２との組み合わせによりチルト機構３を構成したので、比較的簡易に構成でき、軽量化を図り易いという利点がある。

次に、固定ユニット４について図１、図２、図４及び図５を参照して説明する。図４及び図５は固定ユニット４の説明図である。

まず、図１及び２を参照して固定ユニット４の構成の概略について説明する。固定ユニット４は、保持ユニット２とベースユニット１とを複数のチルト角度で解除可能に固定する機構である。固定ユニット４は、規制部材４１と、水平部１２１に取り付けられ、規制部材４１を支持する支持部材４２と、規制部材４１を規制位置から解除位置へ移動させるためのアーム部材４３、４４と、アーム部材４３、４４をそれぞれ回動させる回動部材４５、４６と、を備える。

規制部材４１はフレーム２３の他側面に形成した複数の係合溝２３３（図２）のいずれかと係合し、これにより保持ユニット２をベースユニット１に対して回動不能とする。各係合溝２３３は仮想水平線ＨＬを中心とした同一円上に位置しており、規制部材４１と係合する係合溝２３３を選択することで保持ユニット２のチルト角度を選択することができる。

図４は規制部材４１近傍の水平断面図を示しており、上側の図は規制部材４１が規制位置にある状態を、下側の図は規制部材４１が解除位置へ移動した状態を示す。規制部材４１は円錐形状部（当接部）４１１と、ピン部４１２と、を同軸上に有しており、Ｘ方向にスライド自在に支持部材４２に支持されている。円錐形状部４１１は、ピン部４１２側の円柱部から連続的に拡径している。規制部材４１が規制位置にある場合、ピン部４１２が係合溝２３３に挿入されて係合状態となり、規制部材４１が解除位置にある場合、ピン部４１２は係合溝２３３から離脱して非係合状態となる。弾性部材４８は規制部材４１を規制位置に常時付勢している。本実施形態の場合、弾性部材４８はコイルばねであるが、ゴム等でもよい。

規制部材４１の規制位置と解除位置との間の移動は、本実施形態の場合、操作レバー４５ｂ、４６ｂの手動操作による移動を想定しているが、特に規制位置から解除位置への移動についてはアーム部材４３又は４４の回動により規制部材４１が移動する機構としている。以下、この点を詳述する。

図１及び図２を参照して、回動部材４５、４６はＸ方向の回動中心回りに起立部１２２に回動自在に支持されており、作業者が操作する操作レバー４５ｂ、４６ｂをそれぞれ有している。

回動部材４５、４６の端部４５ａ、４６ａは、それぞれアーム部材４３、４４に固定されている。操作レバー４５ｂ及び４６ｂを操作し、Ｘ方向の回動中心回りに互い離間する方向（図１中では時計回り方向及び反時計回り方向）にこれらを回動することでアーム部材４３、４４が回動することになる。

アーム部材４３、４４は、回動部材４５、４６の端部４５ａ、４６ａが固定される側とは反対側に、それぞれ上下方向（Ｚ軸方向）に延びる長孔４３ａ、４４ａを有している。長孔４３ａ、４４ａには支持部材４２に支持されたピン４７、４７がそれぞれ挿入され、アーム部材４３、４４の回動範囲を規制する。

図５を参照して、アーム部材４３、４４の構成を更に説明する。図５の上側の図（状態ＳＴ１）は、アーム部材４３が初期位置にある場合を示し、線Ｉ−Ｉに沿う断面図を併記したものである。また、図５の下側の図（状態ＳＴ２）は、アーム部材４３が動作位置にある場合を示し、線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図を併記したものである。

アーム部材４３、４４の、規制部材４１側の各端部には、操作部４３ｂ、４４ｂが形成されている。操作部４３ｂは規制部材４１の円錐形状部４１１の下方に位置していると共に、その上部が半円形状に切り欠かれた形状を有している。操作部４４ｂは操作部４３ｂとＺ方向に重なっており、操作部４３ｂの下側に位置している。

状態ＳＴ１は規制部材４１が規制位置に位置している場合を示しており、操作部４３ｂは円錐形状部４１１の下方に位置している。状態ＳＴ２は作業者が操作レバー４５ｂを操作してアーム部材４３を回動させた状態を示す。アーム部材４３の回動により操作部４３ｂが上昇し、これに伴って操作部４３ｂと円錐形状部４１１との当接位置がピン部４１２の方に移動していくことにより、規制部材４１には矢印ｄ２方向の力が作用し、これにより規制部材４１が解除位置へ移動することになる。

図５ではアーム部材４３のみを回動させた例について説明したが、操作レバー４６ｂを操作してアーム部材４４を回動させた場合、円錐形状部４１１と操作部４４ｂとの間に操作部４３ｂが介在していることから、アーム部材４３が回動して図５で説明した状態と同様の状態となって規制部材４１が解除位置へ移動することになる。よって、操作レバー４５ｂ、４６ｂのいずれを操作しても規制部材４１を規制位置から解除位置へ移動することができるが、双方を操作することで、より強い力で規制部材４１を規制位置から解除位置へ移動することができる。

作業者は、規制部材４１を解除位置に移動させた後、目的とするチルト角度近傍まで手動で保持ユニット２又はワークＷを回動させ、操作レバー４５ｂ、４６ｂを元に戻す。このとき、規制部材４１のピン部４１２の先端は、フレーム部材２３の他側面に当接した状態にある。そして、保持ユニット２又はワークＷを手動で更に回動させると、ピン部４１２が係合溝２３３上に位置したときに、弾性部材４８の付勢によりピン部４１２と係合溝２３３とが係合状態となる。これにより、保持ユニット２とベースユニット１とが、作業者が目的とするチルト角度で固定される。弾性部材４８を設けて、規制部材４１を規制位置に常時付勢したことで、ピン部４１２と係合溝２３３との位置を作業者が正確に合わせなくても、目的とする係合溝２３３にピン部４１２を係合させることができる。

係る構成からなるワーク支持装置Ａでは、作業対象であるワークＷを図１に示したように保持ユニット２に保持させて、ワークＷに対する作業を行うことができる。チルト機構３によって保持ユニット２はチルト可能であるので、ワークＷの異なる部位（側部や裏側部等）について作業を行う場合、ワークＷをチルトさせてその姿勢を変更し、作業対象部位を作業者側に向けて作業を行うことができる。しかも、チルト機構３は無軸の円弧スライド機構であり、また、ワークＷは、その保持側の側部を露出させた状態で保持しているため、保持ユニット２における開口部２１ａを介してワークＷに対する作業を行うことができ、特に、ワークＷをチルトさせるときのその回動中心線（仮想水平線ＨＬ）周辺に作業スペースを確保することができる。

なお、本実施形態では、チルト機構３として、円弧形状部２３２を保持ユニット２に、当接部ＲＬをベースユニット１に、それぞれ設けた構成としたが、逆であってもよい。図６はチルト機構３の別例であるチルト機構３’の例を示している。

同図の例では、保持ユニット２に代わる保持ユニット２’がＵ字型の板状体であり、その中央部に開口部２１ａが形成されている。開口部２１ａの両側部は保持部２１１となっており、取付孔２１１ａが形成されている。開口部２１ａの下方には当接部３０１、３０１が取り付けられている。当接部３０１はローラである。

円弧形状部３００は同図において不図示のベースユニットに設けられる。円弧形状部３００は、円弧形状をなした断面Ｃ字状のレール部材であり、当接部３０１が内部に収容されて転動する。

係る構成からなるチルト機構３では、保持ユニット２が円弧形状部３００を介してベースユニット１に支持され、当接部３０１が円弧形状部３００に案内されることで回動することになる。このように、円弧形状部（２３２、３００）と当接部（ＲＬ、３０１）とは、保持ユニット２とベースユニット１とのどちらに設けてもよい。また、上記の各例では当接部（ＲＬ、３０１）をローラとしたが、ローラのような回転体でなくてもよく、円弧形状部（２３２、３００）を摺動するものであってもよい。しかし、ローラとした方がスムーズな回動を実現できる。

Claims (6)

1. ワークを支持すると共に、ワークを水平軸周りに回動させるワーク支持装置であって、
   ベースユニットと、
   ワークの、前記水平軸の軸方向における一端部を片持ち状態で保持する保持ユニットと、
   前記保持ユニットを、前記ベースユニットに対して前記水平軸周りに回動させるチルト機構と、を備え、
   前記保持ユニットは、
   ワークに装着され、ワークの前記一端部を露出させた状態でワークを片持ち保持する保持部を有するアダプタと、
   前記チルト機構により前記水平軸周りに回動されるフレームと、
   前記フレームと前記アダプタとを着脱自在に連結する連結部と、
   を有し、
   前記連結部を介して前記フレーム及び前記アダプタを連結してなる前記保持ユニットは、その中央に開口部を備え、ワークの前記一端部を、前記アダプタの前記保持部と重なる部分を除いて前記開口部に臨んだ状態で保持する、
   ことを特徴とするワーク支持装置。
2. 前記連結部を２つ備え、
   各々の前記連結部は、第一の連結部及び第二の連結部を備え、
   前記フレームの外形は、円弧形状であり、
   前記アダプタの外形は、円弧形状であり、
   前記フレームの両端部に、２つの前記連結部における前記第一の連結部がそれぞれ連結され、
   ２つの前記連結部における前記第二の連結部に、前記アダプタの両端部がそれぞれ連結される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のワーク支持装置。
3. 前記チルト機構は、
   前記フレーム又は前記ベースユニットに設けられ、前記水平軸を中心とする円弧形状部と、
   前記ベースユニット又は前記フレームに設けられ、前記円弧形状部に当接する当接部と、
   を備えた円弧スライド機構であり、
   前記当接部が、前記円弧形状部に当接する複数のローラを備えたことを特徴とする請求項２に記載のワーク支持装置。
4. 前記当接部は、更に、
   前記ベースユニットに設けられ、前記フレームの一方の面及び他方の面にそれぞれ当接される複数のローラを備え、
   前記フレームの一方の面は、ワークが片持ち保持される側の面であり、前記フレームの他方の面は、ワークが片持ち保持される側の面と反対側の面であり、
   前記複数のローラの内、前記フレームの前記一方の面に当接されるローラは、前記フレームの内縁側の部位に当接する、
   ことを特徴とする請求項３に記載のワーク支持装置。
5. 前記フレームと前記ベースユニットとを、複数のチルト角度で解除可能に固定する固定ユニットを更に備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のワーク支持装置。
6. 前記ベースユニットは、
   前記保持ユニットが立設されたターンテーブル部と、
   前記ターンテーブル部を垂直軸周りに回動自在に支持する本体部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のワーク支持装置。

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